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超声波在清洗技术中的研究

作　者: 马坤
导　师: 张庆范
学　校: 山东大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 超声波清洗技术超声波发生器主回路研究匹配网络频率自动跟踪数字PWM信号发生器
分类号: TB490
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 517次
引　用: 4次
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内容摘要

超声技术出现在二十世纪初期,近一个世纪的发展表明,超声技术是声学发展中最为活跃的一个部分,如今它已经渗透到国防建设、国民经济、人民生活和科学技术等各个领域。其中超声波清洗技术也得到了广泛的发展,相比其他多种的清洗方式,超声波清洗显示出了巨大的优越性。超声波清洗机的高效率和高清洁度,得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波,所以很容易将带有复杂外形,内腔和细孔的零部件清洗干净。超声清洗的物理机制主要是超声空化,所以要达到良好的效果必须选择合适的声学参数和清洗剂的物理化学性质。声强愈高,空化愈强烈,但声强达到一定值后,空化趋于饱和。超声波清洗机主要由超声波发生器和超声波换能器组成,本文重点介绍超声波发生器。本文涉及以下几方面的内容:1、主回路的研究:包括逆变主电路、开关管的保护、功率管驱动和高频变压器的设计,即输入电路(包括输入保护电路、整流滤波电路)、半桥逆变电路(超声频发生电路)和匹配电路(电感匹配)。主电路设计在满足产生超声频信号和最佳匹配的要求下,又可以使在电网电压过大或者过小输入时保护发生器。半桥逆变驱动电路的设计本文采用的是IR公司的集成半桥驱动器IR21844。用这种方法可以避免设计驱动变压器,简化设计步骤,同时可以减少元件,节省成本。2、换能器电端匹配网络研究:本文介绍了几种常见的匹配网络,并且根据实际要求选择电感匹配网络。在设计匹配电感参数时,应用阻抗分析仪精确测量了清洗槽(带有换能器)中有负载(清洗液)时的等效电路的电参数,并根据数学推导出来的匹配电感计算公式求出匹配电感的感值。3、实现自动频率跟踪的控制电路:本文采用了数字锁相环的方法,利用集成数字锁相环CD4046和较少的独立元件构成锁相电路,从而提高了自动频率跟踪的可靠性。4、数字PWM信号发生器研究设计:采用直接数字频率合成技术(DDS技术)作为信号发生器,将DDS技术应用于信号源中可以大大提高信号源的分辨率,有效的降低成本、缩小体积。

全文目录

摘要  7-9
英文摘要  9-11
第1章绪论  11-23
  1.1 超声波技术的发展历史  11-12
    1.1.1 超声波技术介绍  11
    1.1.2 超声波技术的发展历史  11-12
  1.2 超声及超声波清洗简介  12-17
    1.2.1 超声波简介  12
    1.2.2 超声波清洗简介  12-17
  1.3 超声波清洗技术的优势  17-20
  1.4 超声波清洗技术的工作原理  20-21
    1.4.1 频率的重要性  20
    1.4.2 工作原理  20-21
  1.5 课题的提出、意义和研究的主要内容  21-23
第2章超声波发生器系统的研究  23-27
  2.1 超声波发生器的概况  23-25
  2.2 超声波发生器的发展现状和发展趋势  25-27
第3章超声波发生器主回路的研究设计  27-46
  3.1 输入电路的设计  27-33
    3.1.1 输入保护电路的设计  27-33
    3.1.2 整流电路的设计  33
  3.2 主回路逆变电路的设计  33-39
    3.2.1 主电路的技术指标  33
    3.2.2 主电路类型的选择  33-36
    3.2.3 功率开关器件的选择  36
    3.2.4 MOSFET缓冲电路的设计  36-37
    3.2.5 主开关管的运行模式  37-39
  3.3 驱动电路的设计  39-40
    3.3.1 驱动电路的设计原则  39
    3.3.2 半桥逆变电路驱动电路的设计  39-40
  3.4 主回路高频输出隔离变压器的设计  40-43
    3.4.1 变压器磁芯的选择  41-42
    3.4.2 变压器参数的计算  42
    3.4.3 高频变压器偏磁抑制电路的设计  42-43
  3.5 匹配网络的研究和设计  43-46
    3.5.1 匹配网络的形式  44-45
    3.5.2 串联匹配电感的计算  45-46
第4章谐振频率自动跟踪系统的研究与设计  46-53
  4.1 锁相技术介绍  46-48
  4.2 CD4046的内部结构原理图及工作原理  48-51
  4.3 频率跟踪范围的设定  51
  4.4 频率自动跟踪状态锁定的指示  51-53
第5章数字PWM信号发生器研究与设计  53-76
  5.1 系统原理及特点  53
  5.2 系统硬件实现  53-59
    5.2.1 DDS原理及电路实现  54-55
    5.2.2 AD9850的特性及引脚功能  55-56
    5.2.3 AD9850的控制字与控制时序  56-57
    5.2.4 单片机与AD9850的接口  57-58
    5.2.5 DDS信号发生器  58-59
  5.3 AT89C51单片机简介  59-74
    5.3.1 AT89C51功能特性描述  60-65
    5.3.2 液晶显示模块的两种访问方式接口电路的选择  65-67
    5.3.3 液晶显示模块的特点  67-69
    5.3.4 LCD模块的指令说明  69-71
    5.3.5 液晶显示介面  71-72
    5.3.6 AT24C02掉电存储单元的设计  72
    5.3.7 按键电路的设计  72-74
  5.4 数字化超声波电源软件设计  74-76
结论  76-78
附录  78-79
参考文献  79-83
致谢  83-84
学位论文评阅及答辩情况表  84

超声波在清洗技术中的研究

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